近年來相關(guān)機(jī)構(gòu)提出了建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)清潔能源在全球范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，全球能源互聯(lián)網(wǎng)將推動(dòng)以清潔和綠色方式滿足全球電力需求，然而在全球能源 互聯(lián)網(wǎng)落地和實(shí)施過程中，面臨著全球范圍內(nèi)能源調(diào)度和交易信任缺失和中心化問題。區(qū)塊鏈的理念與全球能源互聯(lián)網(wǎng)理念相吻合，有利于整合能源網(wǎng)、信息網(wǎng)、交通網(wǎng)，在沒有中 心化中介機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立去中心化、去信任的全球能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，促進(jìn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)落地。全球能源互聯(lián)網(wǎng)要求在不同國家主體之間建立可信交易和調(diào)度，由于能源具有國家重要戰(zhàn)略資源的屬性，是關(guān)系國計(jì)民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施，因而中心化的機(jī)構(gòu)組織很難獲得各方認(rèn)可，采用去中心化、去信任的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式在智能設(shè)備或能源主體之間直接交易，具有良好的成本優(yōu)勢和較高的可行性，而全球能源區(qū)塊鏈將有助于在沒有中介信任的 前提下，在不同主體之間建立可信平等的直接交易，獲得各方認(rèn)可。通過構(gòu)建“全球能源區(qū) 塊鏈”，并使之成為全球能源互聯(lián)網(wǎng)公共基礎(chǔ)信息平臺(tái)，支持國家或機(jī)構(gòu)平等接入，實(shí)現(xiàn)各國之間公平、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、可信、實(shí)時(shí)能源調(diào)度和交易，使我國處于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的主導(dǎo)核心 地位。基于特高壓+智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)”一極一道”清潔能源與世界各地消費(fèi)者之間的無縫連 接，實(shí)現(xiàn)跨國跨地域直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易。用戶坐在家中可以選擇使用國外的清潔能源，而區(qū)塊 鏈則輔助完成各項(xiàng)操作，包括調(diào)度交易等過程。
綜上所述，全面考慮全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行中的安全、效率問題，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：全球能源互聯(lián)網(wǎng)面臨著不同國家或主體之間能源交易信任缺失和中心化問 題，需要一種滿足去中心化、去信任、去中介的調(diào)度交易機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多主體分布式?jīng)Q策，從而 得到各方認(rèn)同支持。另外，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，能源系統(tǒng)與信息系統(tǒng)深度融合，各類信 息安全問題更容易滲透，全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重的安全和效率問題，易引發(fā)系統(tǒng)故障。比如在2016年烏克蘭停電事故中，黑客獲取了變電站監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的操作權(quán)限， 進(jìn)行了惡意倒閘操作，切除了變電站所帶負(fù)荷。
問題拆分
通過構(gòu)建基于全球能源區(qū)塊鏈的全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，全球能源區(qū)塊鏈將發(fā)揮分布式賬簿的作用。利用全球能源區(qū)塊鏈在海量的智能設(shè)備之間建立了低成本的相互直接溝通的渠道；同時(shí)又通過去中心化的共識(shí)機(jī)制提高了全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和私密性，利用可靠的數(shù)學(xué)加密算法保護(hù)用戶的隱私；通過分布式?jīng)Q策，各個(gè)組織機(jī)構(gòu)共同參與，提升認(rèn)可度。最終實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自我管理和維護(hù)，將全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)去中心化、自組織、自調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無需中介信任的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)價(jià)值傳輸、安全的分布式數(shù)據(jù)共享，構(gòu)造一個(gè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)分布式平臺(tái)。
問題解決
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調(diào)度交易方法。其核心思想描述如下:將涵蓋多個(gè)國家、機(jī)構(gòu)的能源生產(chǎn)者、傳輸者、消費(fèi)者統(tǒng)一接入全球能源區(qū)塊鏈，利用區(qū)塊鏈及智能合約技術(shù)自動(dòng)記錄和保存所有生產(chǎn)、消費(fèi)、傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)基于區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)的不可篡改大數(shù)據(jù)，預(yù)測、分析各類用戶行為，比如根據(jù)天氣和歷史數(shù)據(jù)預(yù)測光伏太陽能的發(fā)電能力，分析用戶的能源消費(fèi)行為并預(yù)測能源需求等。在全面掌握準(zhǔn)確實(shí)時(shí)供需信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)基于拜占庭容錯(cuò)共識(shí)機(jī)制的分布式調(diào)度策略，能源調(diào)度由中心化向分布式轉(zhuǎn)變，各方用戶機(jī)構(gòu)廣泛參與，利用群體智慧提高調(diào)度及交易的精準(zhǔn)度和效率。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于基于全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調(diào)度交易方法，所述基于全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調(diào)度交易方法包括：
[0006]步驟一，各種清潔能源設(shè)備準(zhǔn)確預(yù)測下一個(gè)時(shí)段的發(fā)電量，主要采取基于大數(shù)據(jù)的預(yù)測方法，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)全球能源區(qū)塊鏈中，其中包括天氣數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的預(yù)測模型；
[0007]步驟二，與清潔設(shè)備連接且內(nèi)置智能合約的設(shè)備裝置向全球能源區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)預(yù)選節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求確認(rèn)，預(yù)選節(jié)點(diǎn)間利用拜占庭容錯(cuò)共識(shí)算法進(jìn)行共識(shí)(具體過程如圖3所示），并將共識(shí)結(jié)果返回智能設(shè)備；（說明：智能合約是一組自動(dòng)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，是區(qū)塊鏈的重要特性之一，是可編程交易的技術(shù)基礎(chǔ)。）
[0008]步驟三，利用智能合約自動(dòng)將達(dá)成共識(shí)后的清潔能源發(fā)電信息寫入全球能源區(qū)塊鏈，并永久加密保存，其他設(shè)備或節(jié)點(diǎn)可以讀取區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)；
[0009]步驟四，用電客戶根據(jù)自己的生產(chǎn)生活需要，預(yù)估用電需求，并將某個(gè)時(shí)段的用電需求信息發(fā)送給智能合約設(shè)備；
[0010]步驟五，內(nèi)置智能合約的設(shè)備向區(qū)塊鏈預(yù)選節(jié)點(diǎn)發(fā)送此客戶需求信息，由所有預(yù)選節(jié)點(diǎn)共識(shí)確認(rèn)；
[0011]步驟六，確認(rèn)后的信息由智能合約自動(dòng)寫入全球能源區(qū)塊鏈，并永久加密存儲(chǔ)，其他設(shè)備或節(jié)點(diǎn)可以讀取區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)；至此步驟，在全球能源區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)了經(jīng)過共識(shí)機(jī)制確認(rèn)的準(zhǔn)確供需信息；
[0012]步驟七，預(yù)選節(jié)點(diǎn)根據(jù)記錄在區(qū)塊鏈中的供需信息，綜合考慮儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等資源，采取路徑最優(yōu)化匹配策略和減少能源損耗的原則，確定能源最優(yōu)化調(diào)度配置，詳細(xì)過程如圖4所示；
[0013]步驟八，調(diào)度的結(jié)果記入?yún)^(qū)塊鏈，并驅(qū)動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，支持能源路由器實(shí)現(xiàn)能源智能調(diào)度。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟二、五的共識(shí)過程基于拜占庭容錯(cuò)算法，包括：
[0015](1)內(nèi)置智能合約的智能設(shè)備向預(yù)選節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)寫入請(qǐng)求；
[0016]⑵預(yù)選節(jié)點(diǎn)將要寫入數(shù)據(jù)發(fā)送給其他所有預(yù)選節(jié)點(diǎn)；
[0017](3)預(yù)選節(jié)點(diǎn)分別分析自己收到的數(shù)據(jù)，依據(jù)歷史數(shù)據(jù)及設(shè)備基本參數(shù)等信息，核對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度，分析結(jié)果即是否確認(rèn)要寫入數(shù)據(jù)發(fā)送給其他節(jié)點(diǎn)；
[0018](4)預(yù)選節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己接收到的確認(rèn)信息及數(shù)據(jù)分析結(jié)果，確定是否要提交確認(rèn)信息到智能設(shè)備，如果不確認(rèn)則不發(fā)送；
[0019]智能設(shè)備根據(jù)收到的應(yīng)答信息，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則達(dá)成共識(shí)，數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈，否則數(shù)據(jù)不能寫入?yún)^(qū)塊鏈，共識(shí)失敗。
[0020]根據(jù)上述描述，如果系統(tǒng)中有3f+l個(gè)預(yù)選節(jié)點(diǎn)，那么共識(shí)過程可以容忍出現(xiàn)故障或欺詐的預(yù)選節(jié)點(diǎn)不超過f•個(gè)。每一個(gè)客戶端的請(qǐng)求需要5個(gè)階段才能完成，通過采用兩次兩兩交互的方式在預(yù)選節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致之后再執(zhí)行客戶端的各項(xiàng)操作。
[0021]進(jìn)一步，所述步驟七的分布式調(diào)度(如圖4所示)利用收集到的供需信息，在供需之間建立匹配，實(shí)現(xiàn)能源的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接交易。
[0022]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述基于共識(shí)機(jī)制的分布式能源調(diào)度交易方法的新能源發(fā)電系統(tǒng)。
[0023]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述基于共識(shí)機(jī)制的分布式能源調(diào)度交易方法的家用電器。
[0024]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述基于共識(shí)機(jī)制的分布式能源調(diào)度交易方法的電動(dòng)汽車。
[0025]本發(fā)明利用全球能源區(qū)塊鏈安全加密技術(shù)，某種程度上可以提高信息安全等級(jí)，抵御部分網(wǎng)絡(luò)攻擊。全球能源區(qū)塊鏈可以從三方面增強(qiáng)信息安全性:攔截身份盜竊、防止數(shù)據(jù)篡改、阻止拒絕服務(wù)攻擊。其中，通過去中心化透明的數(shù)據(jù)源，給用戶提供了驗(yàn)證數(shù)據(jù)真實(shí)性的渠道，從而實(shí)現(xiàn)攔截身份盜竊;通過直接在區(qū)塊鏈備份中驗(yàn)證密鑰和簽名，用區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的透明、分布式證明替代私鑰的保密性，防止數(shù)據(jù)篡改;通過分布式DNS將域名置于所有參與者的控制之下，使任何單個(gè)機(jī)構(gòu)無法單獨(dú)控制，阻止拒絕服務(wù)攻擊。
[0026]通過構(gòu)建基于全球能源區(qū)塊鏈的全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)十億個(gè)設(shè)備自動(dòng)交互信息時(shí)，全球能源區(qū)塊鏈將發(fā)揮分布式賬簿的作用。利用全球能源區(qū)塊鏈在海量的智能設(shè)備之間建立了低成本的相互直接溝通的渠道；同時(shí)又通過去中心化的共識(shí)機(jī)制提高了全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和私密性，利用可靠的數(shù)學(xué)加密算法保護(hù)用戶的隱私;通過分布式?jīng)Q策，各個(gè)組織機(jī)構(gòu)共同參與，提升認(rèn)可度。最終實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自我管理和維護(hù)，將全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)去中心化、自組織、自調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無需中介信任的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)價(jià)值傳輸、安全的分布式數(shù)據(jù)共享，構(gòu)造一個(gè)使用區(qū)塊鏈技術(shù)的全球能源互聯(lián)網(wǎng)分布式平臺(tái)。
